第6节 电能 第2课时（教学课件）科学浙教版九年级上册

该初中科学课件聚焦电功率与电功的计算，通过回顾电功、电功率定义导入新课，以控制变量法实验探究小灯泡电功率与电压、电流的关系，推导公式P=UI及电功公式W=UIt，构建从概念到实验再到应用的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，通过实验数据推导公式并明确纯电阻电路适用范围，结合典型例题（如电动机非纯电阻计算）强化应用。帮助学生形成结构化知识体系，教师可借助此资料提升教学效率，培养学生分析解决问题的能力。

第6节 电能 （第2课时） 第3章 能量的转化与守恒 浙教版九年级上册 知识目标 电功率的计算 1 电功的计算 2 素养目标 了解电功和电功率的计算方法及公式的适用范围；能够运用公式解决电学计算问题。 科学观念 运用电功、电功率的计算公式进行计算，运用电学知识解决电学问题。 科学思维 运用电学公式解决电学问题，学会公式的灵活运用。 探究实践 电功率的计算 PART 1 探究新知 新课引入 知识回顾：电功和电功率 电能转化为其他形式能量的多少可以用 来度量； 电流做的多少功，就有多少电能转化成其他形式的能。 叫做电功率； 电功率是表示 的物理量。 电流做功快慢 电功 单位时间做的功 那么电功率和电功都是怎样计算的呢？ 新知讲授 电器工作时消耗的电功率究竟跟哪些因素有关呢？接下来我们来探究一下。 探究 小灯泡的电功率跟哪些因素有关 把灯泡接到电路中时，不同功率的灯泡发光的亮度是不同的。灯泡越亮，灯泡的电功率就越大。那么，灯泡的电功率跟哪些因素有关？下面让我们以小灯泡为例，探究小灯泡电功率跟哪些因素有关。 【提出问题】 小灯泡的电功率跟哪些因素有关？ （1）研究小灯泡的电功率跟电流的关系，就要控制小灯泡两端 不变。为此，我们可以把2只不同的小灯泡 联在电路上，从而控制它们两端电压相等，用电流表分别测量通过小灯泡的电流。通过观察 来判断小灯泡电功率大小。 新知讲授 【建立假设】 小灯泡的电功率跟电流和电压有关。 【设计实验方案】 若研究小灯泡的电功率跟电流和电压的关系，需要运用 方法进行实验。 控制变量 电压 并 小灯泡的亮度 新知讲授 【设计实验方案】 （2）研究小灯泡的电功率跟电压的关系，就要控制通过小灯泡的 不变。 为此，我们可以把2只不同的小灯泡 联在电路上，从而控制通过它们的电流相等，用电压表分别测量小灯泡两端的电压。 通过观察 来判断小灯泡电功率大小，看看电功率大小跟电压有什么关系。 电流 串 小灯泡的亮度 新知讲授 【进行实验，收集证据】 请按照上面设计的方案进行实验并把收集到的数据和观察到的现象记录在下表中。 （1） 灯L1 灯L2 条件控制（电压关系） 3V 3V 亮度（亮、暗） 亮 暗 电流（安） 0.4A 0.2A 研究小灯泡的电功率跟电流的关系表 【实验结论】 当电压相等时，电流越大，灯泡越亮，电功率就越大。 新知讲授 【进行实验，收集证据】 （2） 灯L1 灯L2 条件控制（电流关系） 0.3A 0.3A 亮度（亮、暗） 亮 暗 电压（伏） 2V 1V 研究小灯泡的电功率跟电压的关系表 【实验结论】 当电流相等时，电压越大，灯泡越亮，电功率就越大。 小灯泡的电功率大小跟小灯泡两端的电压、通过小灯泡的电流有关 新知讲授 由以上实验可知： 在电压相等的情况下，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的电功率越大；在电流相等的情况下，小灯泡两端的电压越高，小灯泡的电功率越大。 那么电功率与电压、电流的具体关系是怎样的呢？ 经过进一步实验表明： 用电器的电功率等于用电器两端电压与通过用电器电流的乘积 新知讲授 电功率的计算 公式：用P表示电功率，U表示电压，I表示电流，则电功率的公式可表示为： 单位：U的单位为伏，I单位为安，P的单位为瓦。 因此，电功率的单位瓦特也可表示为： 适用范围：所有电路 新知讲授 思考与讨论 公式与有什么不同？ 公式是功率的定义式，既可以计算机械功率，也可以计算电功率，根据该公式计算得出的功率表示一段时间内做功的快慢，即一段时间内的平均功率。 而公式是电功率特有的公式，计算的是某一时刻电功率的大小。当电压和电流都恒定时，两个公式计算的结果相同。 新知讲授 思考与讨论 我们知道欧姆定律公式及变形式：，。你能推导出电功率的其他公式吗？它的适用范围和有什么区别？ 将代入，则 将代入，则 由于欧姆定律只适用于纯电阻电路（即用电器消耗的电能全部直接转化为内能的电路），所以推导出的两个电功率的公式也只适用于纯电阻电路。 新知讲授 我们将电能全部转为为内能的用电器称为纯电阻用电器。 如小灯泡（白炽灯）先将电能转化为内能再转化成光能，属于纯电阻用电器；而Led灯将电能直接转化为光能，属于非纯电阻用电器。 电动机是典型的非纯电阻用电器，它工作时将电能转化为机械能和内能。故想要算电动机的电功率只能用，而不能用推导式。 同学们需要注意电路情况，注意识别！！！ 新知讲授 除了公式的适用范围需要注意之外，根据公式的特点，针对电路不同的连接情况可选择合适的公式，如： 常用于串联电路，因为串联电路中的电流处处相等； 常用于并联电路，因为并联电路中各支路两端的电压都相等。 此外，还常用于根据用电器的铭牌信息求它正常工作时的电阻，以进一步求用电器的实际功率等。 新知讲授 如小灯泡铭牌标识“220V 20W”，现在小灯泡电压为200V，求其实际功率。 先求小灯泡的电阻 再求小灯泡实际功率 额定功率和实际功率之间可用电阻值作为连接，电压、电流、功率均发生变化，但电阻不变。（以上假设小灯泡电阻不变） 新知讲授 思考与讨论 怎样求电路的总功率呢？ ①无论串联还是并联电路，均可根据电源电压、总电流求总功率 P = U总I总 ②先求电路中各个用电器的功率，然后求和 P = P1 + P2 + P3 ……+ Pn ③根据推导式求总功率 或 电功的计算 PART 2 探究新知 新知讲授 根据功率和功的关系：，可以推出电功的计算公式吗？ 根据，，故 电流在某段电路上做的功，等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流，以及通电时间的乘积。 根据公式W＝UIt，电功单位焦耳也可表示为： 新知讲授 电功的推导公式 根据欧姆定律，， 将代入公式，则 将代入公式，则 推导式的适用范围：纯电阻电路 公式适用情况、总功的计算方法等与电功率相同，可迁移学习。 新知讲授 【例题】将如图所示的节能灯接在220伏的电路中，通过灯泡的电流有多大？这只节能灯正常工作2小时消耗多少电能？ 解：灯泡的额定电压为220伏，额定功率为11瓦。 当灯泡接在220伏的电路中时， 电流， 消耗电能。 答：通过灯泡的电流为0.05安，节能灯消耗的电能为79200焦。 典例分析 例1.某科学小组用L1、L2两个小灯泡及其它必要元件，设计了如图甲、乙、丙三个电路，电源电压相同且恒定不变，闭合开关后电路消耗的总功率P甲、P乙、P丙的关系是（ ） A．P乙<P甲<P丙 B．P甲>P乙>P丙 C．P甲=P乙=P丙 D．P甲=P丙<P乙 【解析】由甲电路图可知，电路为灯泡L1的简单电路，乙电路为两灯泡串联，丙电路为两灯泡并联，根据因串联电路中电阻越串越大、并联电路中电阻越并越小的特点可知R甲＜R乙，𝑅甲＞𝑅丙，所以𝑅乙＞𝑅甲＞𝑅丙，由于甲、乙、丙三个电路的电源电压相同且恒定不变，则根据可得，闭合开关后电路消耗的总功率关系为𝑃乙＜𝑃甲＜𝑃丙，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 A 典例分析 例2.如图所示电路中，当开关闭合时，电动机M正常工作，电压表 的示数分别为10V、4V，已知电动机M的线圈电阻为1Ω，R是阻值为4Ω的定值电阻。下列选项中正确的是（ ） A．电动机1s内消耗的电能为6J B．通过电动机的电流为4A C．R两端的电压为6V D．电动机消耗的电功率为1W 【解析】A．定值电阻与电动机串联，电压表V1测电源电压，电压表V2测定值电阻两端电压，电动机两端电压为：UM=U-UR=10V-4V=6V，电路中的电流为：I=UR/R=4V/4Ω=1A，电动机1s内消耗的电能为：W=UMIt=6V×1A×1s=6J，故A正确； B．由于串联电路中电流处处相等，因此通过电动机的电流为也为1A，故B错误； C．据A选项分析可知，定值电阻两端电压为4V，故C错误； D．由A选项分析可知，电动机1s内消耗的电能是6J，则电动机消耗的电功率为P=W/t=6J/1s=6W，故D错误。 故选A。 A 典例分析 例3.甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．甲灯的实际功率一定是25W B．两灯均正常发光时，甲灯灯丝电阻较大 C．两灯均正常发光时，乙灯消耗的电能较多 D．将乙灯接入110V电路中，它的实际功率为50W 【解析】 A．甲灯的额定功率是25W，但实际电压改变时实际功率也随之变化，不一定总是25W，故A错误； B．根据可知，在电压一定时，电阻与功率成反比，两灯都正常工作时，电压都是220V，而甲的额定功率小，故甲的电阻较大，故B正确； C．当两灯都正常发光时，实际功率不相等，工作时间不确定，故无法确定谁消耗的电能多，故C错误； D．由乙灯铭牌上的字样可知，当乙灯接入220V电路中正常工作，额定功率为100W，根据可知，在电阻不变的情况下，功率与电压的平方成正比，当电压变为110V，即为额定电压的，则实际功率就是额定功率的，所以此时的实际功率为 故D错误。 故选B。 B 典例分析 例4.如图所示电路中，电源电压U恒定，R是定值电阻，L1、L2分别是“12V 6W”和“12V 3W”的灯泡。当开关S处于1位置时电流表示数为0.5A；当开关S处于2时，电流表示数为0.3A，忽略温度对灯丝电阻的影响，求： （1）开关S处于2时，灯泡L2消耗的电功率； （2）10分钟电流通过灯泡L2做的功； （3）定值电阻R的大小。 【解析】（1）灯泡L2的电阻，； （2）； （3）灯泡L1的电阻， 开关S处于1时：电源电压𝑈=𝐼1𝑅1+𝐼1𝑅=0.5𝐴×24Ω+0.5𝐴×𝑅① 开关S处于2时：电源电压𝑈=𝐼2𝑅2+𝐼2𝑅=0.3𝐴×48Ω+0.3𝐴×𝑅 联立① ②两式解得R=12Ω，U=18V。 归纳总结 电能 电功的计算 电功率的计算 电功率的计算公式及推导式 探究电功率与哪些因素有关 电功的计算公式 电功的推导式及适用范围 推导式的适用范围 THANKS 感谢观看 第3章 能量的转化与守恒 浙教版九年级上册 $